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纳米碳改性高导电防腐涂料的制备及性能研究

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 导电防腐涂料的分类及导电机理

1.3 掺杂型导电防腐涂料导电填料的研究现状

1.4 纳米碳导电防腐涂料制备面临的问题

1.5 本文研究目的和意义

1.6 本文主要研究内容

第二章 实验部分

2.1 主要实验材料与仪器设备

2.2 实验研究路线

2.3 纳米碳改性高导电防腐涂料配方设计

2.4 涂层的制备

2.5 测试与表征

第三章 纳米碳改性高导电防腐涂料成膜树脂及稀释剂优选

3.1 成膜树脂的优选

3.2 双组份树脂固化剂的探究

3.3 环氧树脂与改性丙烯酸树脂的优选

3.4 稀释剂的选择

3.5本章小结

第四章 纳米碳导电填料对复合导电防腐涂层性能的影响研究

4.1 碳纳米管、纳米片石墨添加量对导电防腐涂层性能影响分析

4.2碳纳米管/纳米片石墨复合比例对导电防腐涂料性能影响分析

4.3碳纳米管/纳米片石墨总添加量对导电防腐涂料性能影响分析

4.4 本章小结

第五章 偶联剂对导电防腐涂层性能的影响研究

5.1 偶联剂的处理方式对导电防腐涂料涂层性能的影响

5.2 偶联剂的种类及添加量对导电防腐涂料涂层性能的影响

5.3 导电防腐涂料的最终配方及性能检测结果

5.4 本章小节

结论

展望

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果

致谢

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摘要

导电防腐涂料涂覆于接地网钢结构件表面,使接地网钢结构件能消散泄露电流以及防止其受到土壤的腐蚀,保障接地网的安全使用,是近年来国内研究热点。采用金属填料的高导电防腐涂料在大电流下易发生氧化,而使用常规尺寸的碳系材料又达不到高导电要求,因此本文采用高导电性的纳米碳系材料碳纳米管以及纳米片石墨作为导电填料,制备运用于接地网腐蚀防护的导电防腐涂料。纳米碳材料与有机树脂相容性差,因此在有机树脂中分散性极差,且纳米碳材料比表面积大,在涂料中容易发生积聚。本论文首先优选导电防腐涂料的成膜物质,然后研究纳米碳导电填料的种类和添加量对涂层各性能的影响;针对纳米碳填料与树脂相容性差的问题,研究了纳米碳填料的偶联剂改性方法,探讨了偶联剂的处理方法、种类以及添加量对涂层性能的影响。并采用扫描电镜等检测方法对涂层各性能进行了检测表征。实验结果如下:
  1,改性丙烯酸类树脂GB具备更好的综合性能,适合作为导电防腐涂料的成膜树脂;乙酸丁酯与环己酮按1:1复配的稀释剂对改性丙烯酸树脂稀释效果最好,但稀释剂添加量不得超过树脂添加量的40%,以免影响涂层的耐腐蚀性能。
  2,碳纳米管与纳米片石墨的添加均能显著降低涂层的体积电阻率,碳纳米管的渗流阈值在2.1%左右,纳米片石墨的渗流阈值出现在3%左右,两种纳米碳材料因结构的巨大差异,对涂层的改性效果不同,采用两种填料混合且碳纳米管:纳米片石墨比例为1:4时,渗流阈值降低为2%,两种填料能有效匹配来降低涂层体积电阻率。
  3,采用偶联剂预处理纳米碳填料能有效改善纳米碳填料与树脂相容性,提高纳米碳填料的分散性,三种偶联剂对填料的改性效果顺序为KH550>KH560>JSC,当采用硅烷偶联剂KH550质量比1:1预处理混合填料时,涂层具有最低体积电阻率1.94Ω·cm,且附着力达到1级,耐腐蚀性能优良。
  4,导电防腐涂料最终配方为:成膜树脂为改性丙烯酸树脂GB,稀释剂为乙酸丁酯与环己酮按1:1复配,填料为碳纳米管与纳米片石墨按质量比1:4机械混合,并采用质量比1:1硅烷偶联剂KH550改性预处理,最终制备的导电防腐涂料性能符合电力接地网腐蚀防护性能要求。

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